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HashMap只有容量達到閥值才發生擴容嗎?

看了網上很多文章,說HashMap在元素達到負載因子對應數的時候就發生擴容。如果你看過原始碼就會發現,其實還有一種情況也可能會發生擴容:樹形化的時候。

物件最終是如何放入HashMap中的? 
HashMap底層是由陣列+連結串列組成的,為了方便不懂的人更容易理解,那我們就先假設HashMap底層就是陣列,先不管連結串列。 
當一個物件add到HashMap中,此時HashMap的add方法是如何來確定這個物件是放在陣列中的哪個位置的呢?

拿JDK1.8來說(其他JDK版本稍有不同,但大同小異),大家應該知道每一個物件天生都繼承了或程式設計師自己覆蓋了Object類的 hashCode()方法,此方法返回物件的hashcode值。 
HashMap會有一個方法,先拿到要add進HashMap中的物件的hashCode,再將這個hashCode異或上物件自身hashCode右移16位(是不是感覺說的不是人話?這個步驟叫擾亂,這樣做的目的是為了讓hashCode每一位都儘可能用到,如果不理解沒關係並不影響接下來的閱讀),hashCode經過上述步驟之後再&(陣列長度-1),計算的結果就是這個物件在陣列中的位置了。我自己都覺得說的不是人話,下面舉個例子,便於理解:

這裡有一個Student物件的hashCode是:a 
先把這個a右移16位 , b=a>>>16; 
然後a=a&b; 
陣列中的位置等於: a&(陣列長度-1); 
上述原始碼如下:

h=key.hashCode();
h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
陣列位置=h&(陣列長度-1);

好了, 我們已經知道元素是如何在hashMap中的陣列上如何定位了,現在假設一個極端情況(不可能發生,但是我用這個舉例子): 
假設陣列長度為1,根據原始碼: 
陣列位置=h&(陣列長度-1) 
那麼有: 
陣列位置=h&(1-1)=0 ,無論什麼物件,都定位到陣列的第0個位置。 
這個很好理解吧。無論元素是否一樣,由於陣列長度為1,所以元素通通定位到陣列中第0個位置。大家都知道一個數組只能放一個元素啊?那怎麼辦呢?我們用連結串列來解決這個問題,把定位到這個位置的元素通過連結串列連線。這就是我一開始說的:hashMap是陣列+連結串列。

那樹形化又是什麼東東呢? 
想一下我們為什麼要用HashMap,是因為通過Hash演算法在理想情況下時間複雜度O(1)就能找到元素,特別快,但是我都說了是理想情況,如果遇到上述發生hash碰撞(誰jb取的名字,就是上面我才說的,兩個元素定位到陣列中同一個位置),且hash碰撞比較頻繁的話,那麼當我們get一個元素的時候,定位到了這個陣列,還需要在陣列中遍歷一次連結串列最終才能找到要get的元素,是不是已經失去一部分使用HashMap的初心了?(因為需要遍歷連結串列,所以時間複雜度就比之前高了) 
所以JDK1.8使用紅黑樹這種資料結構來解決連結串列過長的問題(可以簡單理解為用紅黑樹遍歷比連結串列遍歷速度快,時間複雜度低,不懂紅黑樹的可以去搜搜看),預設連結串列長度達到8就將連結串列樹形化(變為紅黑樹)。

回到最最開始我提到的,那為什麼樹形化的時候可能會發生擴容呢? 
想想剛剛的例子陣列長度為1,所有元素全部在陣列的第0個位置形成一條連結串列,這例子是一種極端情況,陣列長度過小,那自然就會經常發生hash碰撞,那形成長連結串列是肯定的,這個時候樹形化其實是治標不治本,因為引起連結串列過長的根本原因是陣列過短,所以在JDK1.8原始碼中,執行樹形化之前,會先檢查陣列長度,如果長度小於64,則對陣列進行擴容,而不是進行樹形化。

所以發生擴容的時候有兩種情況,一種是元素達到閥值了,一種是HashMap準備樹形化但又發現數組太短,這兩種情況均可能發生擴容。